(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、
前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と、
表面を形成する表面層と、前記表面層の内部に形成され前記表面層よりも熱伝導率が大きい芯材と、を含む接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、前記主体金具の少なくとも一部が前記軸線方向先端側に向かって突出している突出部を備え、
前記接地電極は、前記接地電極の長手方向の一端に存在する第１の端面においては前記芯材が外部に露出した状態で前記表面層に包まれると共に、前記接地電極の長手方向の他端に存在する第２の端面においては前記芯材が外部に露出することなく前記表面層に包まれるように形成され、
前記接地電極の前記第１の端面は前記芯材の全面に亘って前記突出部の内側に接合され、前記接地電極の長手方向の他端部は前記中心電極と対向していることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項２】
請求項１記載のスパークプラグであって、
前記突出部の内側には平坦面を有し、
前記接地電極の前記第１の端面は、前記突出部の前記平坦面に接合されている、ことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項３】
請求項２記載のスパークプラグであって、
前記突出部は、径方向内側に凹部を有し、
前記平坦面は、前記凹部の底面であることを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項４】
請求項３記載のスパークプラグであって、
前記凹部の深さは０．２[ｍｍ]以上である、ことを特徴とする、スパークプラグ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記軸線に垂直な方向に接合されていることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、内燃機関のねじ孔に螺合する取付ねじ部を備え、
前記取付ねじ部の外径がＭ１８以上であることを特徴とするスパークプラグ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載のスパークプラグの製造方法であって、
（ａ）前記接地電極に貴金属チップを接合する工程の後に、
（ｂ）前記主体金具の前記突出部の内側に、前記接地電極のうち、前記第１の端面を前記芯材の全面に亘って接合する工程と、
を備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記接地電極の前記貴金属チップが接合された面を覆わない態様で前記接地電極を保持することが可能な治具を用いて行うことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記突出部は、径方向内側に凹部を有し、
前記接地電極の側面と前記凹部の側面とが０．５ｍｍ以上離間した空間を有する、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパークプラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接地電極の先端に貴金属チップを備えるスパークプラグに関する技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。この技術では、接地電極が、その短手方向の端面を露出させた状態で主体金具の一端面および内周面に溶接されている。
【０００３】
従来の技術では、接地電極の短手方向の端面が外部に露出した状態となるため、接地電極に銅を主体とする内層を構成することが困難であった。接地電極の使用環境は高温であり、融点が低い銅を主体とする内層が外部に露出した状態で接地電極を形成すると、銅が燃焼熱により溶融し、接地電極の変形や脱落を生じる恐れがあるからである。また、従来の技術では、接地電極に内層を形成したとしても、内層が外部に露出した状態となるため、チップの熱引き性能を十分に向上させることができなかった。内層を構成する銅は、主体金具に直接接合されることによってチップの熱引き性能を向上させるからである。以上の通り、従来の技術では、接地電極の熱伝導率が小さく、接地電極に設けられるチップの熱引き性能が十分でないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５１７２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１０８４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、接地電極に設けられるチップの熱引き性能を向上させたスパークプラグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、例えば、以下の形態として実現可能である。軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と、表面を形成する表面層と、前記表面層の内部に形成され前記表面層よりも熱伝導率が大きい芯材と、を含む接地電極と、を備えるスパークプラグであって、前記主体金具は、前記主体金具の少なくとも一部が前記軸線方向先端側に向かって突出している突出部を備え、前記接地電極は、前記接地電極の長手方向の一端に存在する第１の端面においては前記芯材が外部に露出した状態で前記表面層に包まれると共に、前記接地電極の長手方向の他端に存在する第２の端面においては前記芯材が外部に露出することなく前記表面層に包まれるように形成され、前記接地電極の前記第１の端面は前記芯材の全面に亘って前記突出部の内側に接合され、前記接地電極の長手方向の他端部は前記中心電極と対向していることを特徴とする、スパークプラグ。そのほか、本発明は、以下の形態または適用例を取ることが可能である。
【０００７】
［適用例１］
軸線方向に貫通する軸孔を有する絶縁体と、
前記軸孔の先端側に設けられた中心電極と、
前記絶縁体を保持する筒状の主体金具と、
表面を形成する表面層と、前記表面層の内部に形成され前記表面層よりも熱伝導率が大きい芯材と、を含む接地電極と、
を備えるスパークプラグであって、
前記主体金具は、前記主体金具の少なくとも一部が前記軸線方向先端側に向かって突出している突出部を備え、
前記接地電極は、前記接地電極の長手方向の一端に存在する第１の端面においては前記芯材が外部に露出した状態で前記表面層に包まれると共に、前記接地電極の長手方向の他端に存在する第２の端面においては前記芯材が外部に露出することなく前記表面層に包まれるように形成され、
前記接地電極の前記第１の端面は前記突出部の内側に接合され、前記接地電極の長手方向の他端部は前記中心電極と対向していることを特徴とする、スパークプラグ。
このような構成とすれば、接地電極には表面層よりも熱伝導率が大きい芯材が含まれるため、接地電極の熱伝導率を大きくし、熱引き性能を向上させることができる。さらに、接地電極の全長を短くすることができるため、接地電極の熱引き性能をより向上させることができる。これらの結果、接地電極に設けられるチップの熱引き性能を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１記載のスパークプラグであって、
前記突出部の内側には平坦面を有し、
前記接地電極の前記第１の端面は、前記突出部の前記平坦面に接合されている、ことを特徴とする、スパークプラグ。
このような構成とすれば、接地電極うち、芯材が露出した第１の端面を主体金具に対して確実に溶接することができるため、溶接強度を向上させることができる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１または２記載のスパークプラグであって、
前記突出部は、径方向内側に凹部を有し、
前記平坦面は、前記凹部の底面であることを特徴とする、スパークプラグ。
このような構成とすれば、接地電極は凹部の底面に溶接されるため、溶接強度を向上させることができる。
【００１０】
［適用例４］
適用例３記載のスパークプラグであって、
前記凹部の深さは０．２[ｍｍ]以上である、ことを特徴とする、スパークプラグ。
このような構成とすれば、接地電極を溶接する際に発生する溶接ダレが主体金具の内側に高く盛り上がることを抑制することができるため、発生した溶接ダレと中心電極との間でリーク電流が発生して本来の電極間で放電が発生しなくなるという現象が起こることを抑制することができる。
【００１１】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記接地電極は、前記軸線に垂直な方向に接合されていることを特徴とするスパークプラグ。
このような構成とすれば、接地電極と主体金具とが溶接されている溶接部に掛る負荷を小さくすることができるため、溶接強度を向上させることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれか一項記載のスパークプラグであって、
前記主体金具は、内燃機関のねじ孔に螺合する取付ねじ部を備え、
前記取付ねじ部の外径がＭ１８以上であることを特徴とするスパークプラグ。
このような構成とすれば、接地電極の全長が長くなるＭ１８以上のスパークプラグであっても、接地電極の熱引き性能をより向上させることができ、接地電極に設けられるチップの熱引き性能を向上させることができる。
【００１３】
［適用例７］
適用例１ないし６のいずれか一項記載のスパークプラグの製造方法であって、
（ａ）前記接地電極に貴金属チップを接合する工程の後に、
（ｂ）前記主体金具の前記突出部の内側に、前記接地電極のうち、前記第１の端面を接合する工程と、
を備えることを特徴とするスパークプラグの製造方法。
このような方法とすれば、適用例１ないし６のいずれか一項記載のスパークプラグを製造することができる。
【００１４】
［適用例８］
適用例７記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記工程（ｂ）は、前記接地電極の前記貴金属チップが接合された面を覆わない態様で前記接地電極を保持することが可能な治具を用いて行うことを特徴とする、スパークプラグの製造方法。
このような方法とすれば、適用例１ないし６のいずれか一項記載のスパークプラグをより確実に製造することができる。
【００１５】
［適用例９］
適用例７または８記載のスパークプラグの製造方法であって、
前記突出部は、径方向内側に凹部を有し、
前記接地電極の側面と前記凹部の側面とが０．５ｍｍ以上離間した空間を有する、ことを特徴とするスパークプラグの製造方法。
このような方法とすれば、接地電極を溶接する際に発生する溶接ダレを逃がすことができるため、溶接強度を向上させることができる。
【００１６】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、スパークプラグの製造方法および製造装置等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態としてのスパークプラグの部分断面図である。
【図２】スパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【図３】本実施形態におけるスパークプラグの製造方法の概略を示すフローチャートである。
【図４】接地電極に接地電極チップが接合される様子を示す説明図である。
【図５】主体金具に接地電極が接合される様子を示す説明図である。
【図６】第２実施形態におけるスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【図７】第３実施形態におけるスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【図８】サンプル＃１２のスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【図９】サンプル＃１３のスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【図１０】サンプル＃１４のスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【図１１】接地電極における銅成分の有無および接地電極の全長と熱引き性能に関する実験結果を示すグラフである。
【図１２】凹部の深さと溶接ダレの高さに関する実験結果を示すグラフである。
【図１３】凹部６３と接地電極の間の空間と溶接強度に関する実験結果を示すグラフである。
【図１４】変形例におけるスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の一態様であるスパークプラグの実施の形態を、以下の順序で説明する。
【００１９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．スパークプラグの構造：
図１は、本発明の一実施形態としてのスパークプラグ１００の部分断面図である。図１において、スパークプラグ１００の軸線方向ＯＤを図面における上下方向とし、下側をスパークプラグ１００の先端側、上側を後端側として説明する。
【００２０】
スパークプラグ１００は、絶縁碍子１０と、主体金具５０と、中心電極２０と、接地電極３０と、端子金具４０とを備えている。中心電極２０は、絶縁碍子１０内に軸線方向ＯＤに延びた状態で保持されている。絶縁碍子１０は、絶縁体として機能しており、主体金具５０は、この絶縁碍子１０を保持している。端子金具４０は、絶縁碍子１０の後端部に設けられている。
【００２１】
絶縁碍子１０は、アルミナ等を焼成して形成され、軸中心に軸線方向ＯＤへ延びる軸孔１２が形成された筒形状を有する。軸線方向ＯＤの略中央には外径が最も大きな鍔部１９が形成されており、後端側（図１における上側）には後端側胴部１８が形成されている。鍔部１９より先端側（図１における下側）には、後端側胴部１８よりも外径の小さな先端側胴部１７が形成され、さらにその先端側胴部１７よりも先端側に、先端側胴部１７よりも外径の小さな脚長部１３が形成されている。脚長部１３は先端側ほど縮径され、スパークプラグ１００が内燃機関のエンジンヘッド２００に取り付けられた際には、その燃焼室に曝される。脚長部１３と先端側胴部１７との間には支持部１５が形成されている。
【００２２】
主体金具５０は、低炭素鋼材より形成された円筒状の金具であり、スパークプラグ１００を内燃機関のエンジンヘッド２００に固定する。そして、主体金具５０は、絶縁碍子１０を内部に保持しており、絶縁碍子１０は、その後端側胴部１８の一部から脚長部１３にかけての部位を主体金具５０によって取り囲まれている。
【００２３】
また、主体金具５０は、工具係合部５１と、取付ねじ部５２とを備えている。主体金具５０の取付ねじ部５２は、内燃機関の上部に設けられたエンジンヘッド２００の取付ねじ孔２０１に螺合する。本実施形態では、この取付ねじ部５２の外径Ｍ（呼び径）はＭ１８とした。なお、取付ねじ部５２の外径Ｍは、Ｍ１８以上とすることが好ましいが、標準的な外径であるＭ１４以上としても差し支えない。主体金具５０の工具係合部５１と取付ねじ部５２との間には、鍔状のシール部５４が形成されている。取付ねじ部５２とシール部５４との間のねじ首５９には、板体を折り曲げて形成した環状のガスケット５が嵌挿されている。ガスケット５は、スパークプラグ１００をエンジンヘッド２００に取り付けた際に、シール部５４の座面５５と取付ねじ孔２０１の開口周縁部２０５との間で押し潰されて変形する。このガスケット５の変形により、スパークプラグ１００とエンジンヘッド２００間が封止され、取付ねじ孔２０１を介したエンジン内の気密漏れが防止される。
【００２４】
主体金具５０の工具係合部５１より後端側には、薄肉の加締部５３が設けられている。また、シール部５４と工具係合部５１との間には、薄肉の座屈部５８が設けられている。主体金具５０の工具係合部５１から加締部５３にかけての内周面と、絶縁碍子１０の後端側胴部１８の外周面との間には、円環状のリング部材６，７が介在されている。さらに両リング部材６，７間にタルク（滑石）９の粉末が充填されている。加締部５３を内側に折り曲げるようにして加締めると、リング部材６，７およびタルク９を介した押圧により、絶縁碍子１０の支持部１５は、主体金具５０の内周に形成された段部５６に支持され、主体金具５０と絶縁碍子１０とは、一体となる。このとき、主体金具５０と絶縁碍子１０との間の気密性は、支持部１５と段部５６との間に介在された環状の板パッキン８によって保持され、燃焼ガスの流出が防止される。座屈部５８は、加締めの際に、圧縮力の付加に伴い外向きに撓み変形するように構成されており、タルク９の圧縮ストロークを稼いで主体金具５０内の気密性を高めている。なお、主体金具５０の段部５６よりも先端側と絶縁碍子１０との間には、所定寸法のクリアランスＣＬが設けられている。
【００２５】
図２は、スパークプラグ１００の先端部の構成について説明するための説明図である。図２の上段は、中心電極２０の先端部２２付近を拡大した部分断面図である。中心電極２０は、絶縁碍子１０の軸孔１２の先端側に設けられている。
【００２６】
中心電極２０は、電極母材２１の内部に芯材２５を埋設した構造を有する棒状の電極である。電極母材２１は、インコネル（登録商標）６００または６０１等のニッケルまたはニッケルを主成分とする合金から形成されている。芯材２５は、電極母材２１よりも熱伝導性に優れる銅または銅を主成分とする合金から形成されている。通常、中心電極２０は、有底筒状に形成された電極母材２１の内部に芯材２５を詰め、底側から押出成形を行って引き延ばすことで作製される。芯材２５は、胴部分においては略一定の外径をなすものの、先端側においては縮径部が形成される。また、中心電極２０は、軸孔１２内を後端側に向けて延設され、シール体４およびセラミック抵抗３（図１）を経由して、端子金具４０（図１）に電気的に接続されている。端子金具４０には、高圧ケーブル（図示せず）がプラグキャップ（図示せず）を介して接続され、高電圧が印加される。
【００２７】
中心電極２０の先端部２２は、絶縁碍子１０の先端部よりも突出している。中心電極２０の先端部２２の先端には、中心電極チップ９０が接合されている。中心電極チップ９０は、軸線方向ＯＤに伸びた略円柱形状を有しており、耐火花消耗性を向上するため、高融点の貴金属によって形成されている。中心電極チップ９０は、例えば、イリジウム（Ｉｒ）や、Ｉｒを主成分として、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、レニウム（Ｒｅ）のうち、１種類あるいは２種類以上を添加したＩｒ合金によって形成される。
【００２８】
接地電極３０は、表面層３１の内部に芯材３２が形成された構成、換言すれば、表面層３１が芯材３２を覆った構成を有している。本実施形態における表面層３１は、例えば、インコネル６００または６０１等のニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。また、芯材３２は、銅または銅を主成分とする合金により形成されている。芯材３２は表面層３１よりも熱伝導率が大きいため、接地電極３０の熱伝導性を向上させる。芯材３２は、接地電極３０の長手方向の一端に存在する第１の端面３６においては、芯材３２の断面が外部に露出した状態で表面層３１に包まれている。一方、芯材３２は、接地電極３０の長手方向の他端に存在する第２の端面３７においては、完全に表面層３１に包まれている。
【００２９】
接地電極３０の第１の端面３６は、主体金具５０の突出部６０の内側に対して、軸線方向ＯＤに垂直な方向ＯＢに接合されている。図２の下段は、先端側から見たスパークプラグ１００の様子を示している。突出部６０は、主体金具５０の一部が軸線方向ＯＤの先端側に向かって、軸線方向ＯＤと略並行に突出するように形成された部分である。本実施形態では、突出部６０は、円筒状の主体金具５０の一部がそのまま突出した形状を有しており、突出部６０の内側面６１は円弧状に湾曲している。このため、接地電極３０は、湾曲した内側面６１に接合されている。
【００３０】
接地電極３０のうち、第２の端面３７が存在する側の端部（特許請求の範囲における「他の端部」に相当する）は、中心電極２０の先端部２２、および、中心電極チップ９０の先端面９２と対向している。また、第２の端面３７側の端部には、接地電極チップ８０が接合されている。接地電極チップ８０の放電面８２は、中心電極チップ９０の先端面９２と対向しており、接地電極チップ８０の放電面８２と、中心電極チップ９０の先端面９２との間には、火花ギャップが形成されている。なお、接地電極チップ８０は、中心電極チップ９０と同様の材料で形成することができる。なお、接地電極チップ８０は、特許請求の範囲における「貴金属チップ」に相当する。
【００３１】
以上のような構成とすれば、接地電極３０には表面層３１よりも熱伝導率が大きい芯材３２が含まれるため、接地電極３０の熱伝導率を大きくし、熱引き性能を向上させることができる。さらに、従来のスパークプラグと比較して接地電極３０の全長、すなわち、接地電極３０の長手方向における長さを短くすることができるため、接地電極３０の熱引き性能をより向上させることができる。これらの結果、接地電極に設けられるチップ（接地電極チップ８０）の熱引き性能を向上させることができる。また、上記効果は、接地電極３０の全長が長くなる大径のスパークプラグ、特にＭ１８以上のスパークプラグにおいて顕著である。
【００３２】
また、上記構成では、接地電極３０は軸線方向ＯＤに垂直な方向ＯＢに接合されているため、接地電極３０と主体金具５０とが溶接されている溶接部に掛る負荷を小さくすることができる。この結果、接地電極３０と主体金具５０の溶接強度を向上させることができる。
【００３３】
さらに、上記構成では、接地電極３０は軸線方向ＯＤに垂直な方向ＯＢに接合されているため、接地電極３０を直線的な形状とすることができる。この結果、接地電極３０の突き出し長さＬＴを短くすることができる。なお、接地電極３０の突き出し長さＬＴは、主体金具５０の先端側の端面７０と、接地電極チップ８０が接合されている面とは反対側の面（底面３５）との間の長さで定義できる。
【００３４】
Ａ−２．スパークプラグの製造方法：
従来のスパークプラグは、以下のような手順（ａ）〜（ｅ）により作製されていた。
（ａ）主体金具に接地電極を接合する。
（ｂ）取付ねじ部を成形し、メッキ加工をする。
（ｃ）絶縁碍子を組み付ける。
（ｄ）接地電極に接地電極チップを接合する。
（ｅ）接地電極を屈曲させることによって火花ギャップを形成する。
しかし、上記実施形態のスパークプラグ１００は、手順（ａ）〜（ｅ）では作製することができない。上記実施形態のスパークプラグ１００は、接地電極３０が湾曲形状を有しておらず、かつ、接地電極３０が軸線方向ＯＤに垂直な方向ＯＢに接合されているため、先に組み付けた絶縁碍子１０によって接地電極チップ８０の接合が阻害されるからである。以降、上記実施形態のスパークプラグ１００の製造方法について説明する。
【００３５】
図３は、本実施形態におけるスパークプラグ１００の製造方法の概略を示すフローチャートである。まず、接地電極３０に接地電極チップ８０を接合する（ステップＳ１０）。図４は、接地電極３０に接地電極チップ８０が接合される様子を示す説明図である。図示のように、接地電極３０の第２の端面３７に隣接している一の面に対して、接地電極チップ８０を抵抗溶接やＹＡＧレーザ溶接を用いて接合する。
【００３６】
接地電極チップ８０の接合後、主体金具５０に接地電極３０を接合する（ステップＳ１２）。図５は、主体金具５０に接地電極３０が接合される様子を示す説明図である。図示のように、突出部６０の内側面６１に対して、接地電極３０の第１の端面３６、すなわち、接地電極チップ８０が接合された側の第２の端面３７とは反端側の端面を接合する。接合には、抵抗溶接やＹＡＧレーザ溶接を用いることができる。
【００３７】
なお、ステップＳ１２の接合の際には、接地電極チップ８０が接合されている面を覆わない状態で接地電極３０を保持することが可能な治具３００を用いることが好ましい。具体的には、接地電極３０のうち、接地電極チップ８０が接合されている面と第２の端面３７との両方に隣接する一の面を第１の側面３３とし、接地電極チップ８０が接合されている面と第２の端面３７との両方に隣接する他の面を第２の側面３４とする。このとき、治具３００は、第１の側面３３と第２の側面３４とを挟み込むことで接地電極３０を保持する。
【００３８】
このような治具３００を用いれば、中心電極チップ９０と、接地電極チップ８０との間隔が狭いスパークプラグ１００であっても、中心電極チップ９０や主体金具５０の端面７０に治具３００が衝突することなく、接地電極３０の接合を容易に行うことができる。この結果、スパークプラグ１００をより確実に製造することができる。
【００３９】
接地電極３０接合後、主体金具５０に取付ねじ部５２を成形し、主体金具５０へのメッキ加工を行う（ステップＳ１４）。具体的には、主体金具５０の表面の所定の部位にねじ山を形成する。また、主体金具５０の腐食を抑制するために、主体金具５０の表面に対してニッケルメッキ液等を用いて被覆処理を施す。メッキ処理後、絶縁碍子１０を組み付ける（ステップＳ１６）。詳細は図１で説明した通りである。組み付け終了後、中心電極２０の出寸法を調節する（ステップＳ１８）。具体的には、中心電極２０を研磨もしくは切断することによって、主体金具５０から中心電極２０が突出している部分の長さを調節する。
【００４０】
以上のような方法を用いれば、最初に接地電極３０に対する接地電極チップ８０の接合が行われるため、従来の方法により発生していた問題点を解消し、第１実施形態のスパークプラグ１００を製造することができる。
【００４１】
Ｂ．第２実施形態：
本発明の第２実施形態では、主体金具の突出部の形状が異なる構成について説明する。以下では、第１実施形態と異なる構成を有する部分についてのみ説明する。なお、図中において第１実施形態と同様の構成部分については先に説明した第１実施形態と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４２】
Ｂ−１．スパークプラグの構造：
図６は、第２実施形態におけるスパークプラグ１００ａの先端部の構成について説明するための説明図である。図６の上段は中心電極２０の先端部２２付近を拡大した部分断面図である。図２に示した第１実施形態との違いは、主体金具５０が、突出部６０に代えて突出部６０ａを備える点のみである。
【００４３】
突出部６０ａは、円筒状の主体金具５０の一部が突出した形状を有しており、突出部６０ａの内側面６１ａには、円弧状の湾曲が平坦にならされた平坦面６２が形成されている。平坦面６２は、例えば、鍛造により形成してもよいし、内側面６１ａを切削もしくは研磨して形成してもよい。第２実施形態では、接地電極３０の第１の端面３６は、主体金具５０の平坦面６２に対して接合されている。
【００４４】
以上のような構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２実施形態のスパークプラグ１００ａによれば、接地電極３０の第１の端面３６が平坦面６２に接合されているため、接地電極３０の芯材３２の中央部分を主体金具５０に対して確実に溶接することができる。この結果、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上させることができる。
【００４５】
Ｂ−２．スパークプラグの製造方法：
第２実施形態のスパークプラグ１００ａの製造方法は、上記「Ａ−２．スパークプラグの製造方法」と同様である。
【００４６】
Ｃ．第３実施形態：
本発明の第３実施形態では、主体金具の突出部の形状が異なる構成について説明する。以下では、第１実施形態と異なる構成を有する部分についてのみ説明する。なお、図中において第１実施形態と同様の構成部分については先に説明した第１実施形態と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
Ｃ−１．スパークプラグの構造：
図７は、第３実施形態におけるスパークプラグ１００ｂの先端部の構成について説明するための説明図である。図７の上段は中心電極２０の先端部２２付近を拡大した部分断面図である。図２に示した第１実施形態との違いは、主体金具５０が、突出部６０に代えて突出部６０ｂを備える点のみである。
【００４８】
突出部６０ｂは、円筒状の主体金具５０の一部が突出した形状を有しており、突出部６０ｂの内側面６１ｂには、円弧状の湾曲が一部窪んだ凹部６３が形成されている。
また、凹部６３の底面には平坦面６２ｂが形成されている。凹部６３および平坦面６２ｂは、例えば、鍛造により形成してもよいし、内側面６１ｂを切削もしくは研磨して形成してもよい。第３実施形態では、接地電極３０の第１の端面３６は、主体金具５０の凹部６３に対して接合されている。
【００４９】
以上のような構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂによれば、接地電極３０の第１の端面３６が凹部６３の底面（平坦面６２ｂ）に接合されるため、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上させることができる。
【００５０】
なお、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂにおいて、凹部６３の深さＤＬ、換言すれば凹部６３の底面（すなわち平坦面６２ｂ）と内側面６１ｂとの間の長さＤＬは、０．２ｍｍ以上であることが好ましい。そうすれば、接地電極３０を溶接する際に発生する溶接ダレが主体金具５０の内側面６１ｂに高く盛り上がることを抑制することができるため、発生した溶接ダレと中心電極２０との間でリーク電流が発生して本来の電極間で放電が発生しなくなるという現象が起こることを抑制することができる。
【００５１】
Ｃ−２．スパークプラグの製造方法：
第３実施形態のスパークプラグ１００ｂの製造方法は、上記「Ａ−２．スパークプラグの製造方法」とほぼ同様である。ただし、主体金具５０に接地電極３０を接合する際（図５：ステップＳ１２）、接地電極３０の第１の側面３３と凹部６３の一の側面６３ｘ、および、接地電極３０の第２の側面３４と凹部６３の他の側面６３ｙとの間に、０．５ｍｍ以上離間した空間（隙間）を有するようにすることが好ましい。換言すれば、図７において、第１の側面３３と一の側面６３ｘとの間の長さＳＬ１は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。同様に、第２の側面３４と他の側面６３ｙとの間の長さＳＬ１は０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００５２】
このようにすれば、接地電極３０を主体金具５０に溶接する際に発生する溶接ダレを当該空間内へと逃がすことができるため、接地電極３０と主体金具５０との溶接強度を向上させることができる。
【００５３】
Ｄ．実験例：
Ｄ−１．接地電極３０における銅成分の有無および接地電極３０の全長と、熱引き性能に関する実験例：
本実験例では、接地電極３０に銅成分を含む芯材３２が含まれているか否かと、接地電極３０の全長と、接地電極チップ８０の熱引き性能との関係を調べるために実験を行った。最初に、条件の異なる複数のスパークプラグのサンプル＃１１〜＃１４を用意した。
【００５４】
サンプル＃１１は、第１実施形態のスパークプラグ１００であって、接地電極３０の突き出し長さＬＴが２．５ｍｍのスパークプラグである。
【００５５】
図８は、サンプル＃１２のスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。サンプル＃１２のスパークプラグは、接地電極１３０が銅を含んだ芯材を有さず、接地電極１３０の第１の端面１３６が露出した状態で主体金具１５０に接合されている。サンプル＃１２の接地電極１３０の突き出し長さＬＴは２．５ｍｍである。
【００５６】
図９は、サンプル＃１３のスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。サンプル＃１３のスパークプラグは、接地電極２３０が銅を含んだ芯材２３２を内包している。また、サンプル＃１３では、主体金具２５０に第１の端面２３６が接合されると共に、接地電極２３０が略９０度屈曲した形状を有している。サンプル＃１３の接地電極２３０の突き出し長さＬＴは３．５ｍｍである。
【００５７】
図１０は、サンプル＃１４のスパークプラグの先端部の構成について説明するための説明図である。サンプル＃１４のスパークプラグは、接地電極３３０が銅を含んだ芯材３３２を内包している。また、サンプル＃１４では、主体金具３５０に第１の端面３３６が接合されると共に、接地電極３３０が略９０度屈曲した形状を有している。サンプル＃１４の接地電極３３０の突き出し長さＬＴは２．５ｍｍである。
【００５８】
本実験では、上記の各サンプルを水冷ブッシュに取り付けて、主体金具５０の座面５５が１５０℃になるよう調整した上で、主体金具５０の先端側の端面７０から５．０ｍｍの位置において１０００℃のヒーターで３０分以上加熱した。その後加熱を停止して、放射温度計を用いて測定した温度が一定となった際の温度を記録した。温度の測定点は、接地電極３０の接地電極チップ８０が接合されている部分とした。
【００５９】
図１１は、接地電極３０における銅成分の有無および接地電極３０の全長と、熱引き性能に関する実験結果を示すグラフである。図１１によれば、サンプル＃１２では、１０００℃から１５０℃程度しか温度が低下していないことがわかる。これに対して、第１実施形態のサンプル＃１１では、１０００℃から３２０℃程度温度が低下している。この結果より、第１実施形態のスパークプラグ１００では、接地電極３０が銅を含んだ芯材３２を内包することで、接地電極チップ８０の熱引き性能が向上していることが理解できる。
【００６０】
さらに、図１１によれば、サンプル＃１３、＃１４では、１０００℃から２００℃前後しか温度が低下していないことがわかる。これに対して、第１実施形態のサンプル＃１１では、１０００℃から３２０℃程度温度が低下している。この結果より、第１実施形態のスパークプラグ１００では、接地電極３０の全長、すなわち、接地電極３０の長手方向における長さが短いことで、接地電極チップ８０の熱引き性能が向上していることが理解できる。
【００６１】
Ｄ−２．凹部６３の深さと溶接ダレの高さに関する実験例：
本実験例では、主体金具５０の凹部６３の深さと、接地電極３０と主体金具５０とを溶接する際に発生する溶接ダレの高さとの関係を調べるために実験を行った。最初に、条件の異なる複数のスパークプラグのサンプル＃２１〜＃２４を用意した。
【００６２】
サンプル＃２１は、第２実施形態のスパークプラグ１００ａである。サンプル＃２２は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂであって、凹部６３の深さＤＬが０．７ｍｍに形成されたスパークプラグである。サンプル＃２３は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂであって、凹部６３の深さＤＬが０．５ｍｍに形成されたスパークプラグである。サンプル＃２４は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂであって、凹部６３の深さＤＬが０．２ｍｍに形成されたスパークプラグである。
【００６３】
本試験では、上記の各サンプルを「Ａ−２．スパークプラグの製造方法」で示した方法に沿って作製し、溶接ダレの発生有無を確認した。また、溶接ダレが発生したサンプルについては、主体金具５０の内側面６１に対する溶接ダレの高さを測定した。
【００６４】
図１２は、凹部６３の深さと溶接ダレの高さに関する実験結果を示すグラフである。図１２によれば、第３実施形態のサンプル＃２２および＃２３では、溶接ダレが発生していないことがわかる。また、第３実施形態のサンプル＃２４では高さ０．３ｍｍの溶接ダレが発生したこと、第２実施形態のサンプル＃２１では高さ０．５ｍｍの溶接ダレが発生したことがわかる。この結果より、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂでは、深さを持つ凹部６３を有することで、主体金具５０と接地電極３０とを接合する際に発生する溶接ダレが主体金具５０の内側面に高く盛り上がることを抑制することができると理解できる。さらに、凹部６３の深さＤＬは、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上であることがわかる。
【００６５】
Ｄ−３．凹部６３と接地電極３０の間の空間と溶接強度に関する実験例：
本実験例では、主体金具５０の凹部６３と接地電極３０の側面（第１の側面３３、第２の側面３４）との間の空間と、溶接強度の関係を調べるために実験を行った。最初に、条件の異なる複数のスパークプラグのサンプル＃３１〜＃３４を用意した。
【００６６】
サンプル＃３１は、第１実施形態のスパークプラグ１００である。サンプル＃３２は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂであって、凹部６３と接地電極３０の間の空間ＳＬを１．０ｍｍとしたスパークプラグである。サンプル＃３３は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂであって、凹部６３と接地電極３０の間の空間ＳＬを０．５ｍｍとしたスパークプラグである。サンプル＃３４は、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂであって、凹部６３と接地電極３０の間の空間ＳＬを０．０ｍｍとしたスパークプラグである。
【００６７】
本実験では、上記の各サンプルについて、接地電極３０を固定した上で主体金具５０に外力を加えた。そして、接地電極３０と主体金具５０との接合部が破断する破断荷重を測定した、溶接強度とした。
【００６８】
図１３は、凹部６３と接地電極３０の間の空間と溶接強度に関する実験結果を示すグラフである。
図１３によれば、第３実施形態のサンプル＃３２および＃３３では、溶接強度が２０００Ｎであることがわかる。また、第３実施形態のサンプル＃３４では溶接強度が１５００Ｎであることと、第１実施形態のサンプル＃３１では溶接強度が１０００Ｎであることがわかる。この結果より、第３実施形態のスパークプラグ１００ｂでは、凹部６３と接地電極３０の間の空間ＳＬによって、主体金具５０と接地電極３０との接合強度を向上させることができると理解できる。さらに、凹部６３と接地電極３０の間の空間ＳＬは、好ましくは０．５ｍｍ以上であることがわかる。
【００６９】
Ｅ．変形例： 
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００７０】
・変形例１：
上記実施形態では、スパークプラグの構成の一例を挙げて説明した。しかし、上記実施形態はあくまで一例であり、スパークプラグの構成は、スパークプラグの用途や、必要とされる性能等に応じて適宜設定することが可能である。
【００７１】
例えば、上記実施形態では、縦放電型のスパークプラグを例示したが、横放電型のスパークプラグとしてもよい。また、１つの中心電極に対して複数の接地電極が設けられる構成とすることもできる。
【００７２】
・変形例２：
図１４は、変形例におけるスパークプラグ１００ｃの先端部の構成について説明するための説明図である。図１４の上段は中心電極２０の先端部２２付近を拡大した部分断面図である。図２に示した第１実施形態との違いは、接地電極３０に代えて接地電極３０ｃを備える点のみである。接地電極３０ｃは、芯材３２に代えて芯材３２ｃを備えている。図１４の下段は図１４上段のＡ−Ａの位置における接地電極３０ｃの断面構成を示している。図示のように、接地電極３０ｃは、表面層３１が芯材３２ｃを覆った構成を有している。また、芯材３２ｃは、第２の芯材３２ｙが第１の芯材３２ｘを覆った構成を有している。本変形例では、表面層３１および第１の芯材３２ｘは、ニッケルを主成分とするニッケル合金により形成されている。第２の芯材３２ｙは、銅または銅を主成分とする合金により形成されている。このような接地電極３０ｃを用いれば、第２の芯材３２ｙにより接地電極３０ｃの熱伝導性を向上させ、第１の芯材３２ｘにより接地電極３０ｃの折り曲げ加工性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００７３】
３…セラミック抵抗
４…シール体
５…ガスケット
６…リング部材
８…板パッキン
９…タルク
１０…絶縁碍子
１２…軸孔
１３…脚長部
１５…支持部
１７…先端側胴部
１８…後端側胴部
１９…鍔部
２０…中心電極
２１…電極母材
２２…先端部
２５…芯材
３０,３０ｃ…接地電極
３１…表面層
３２,３２ｃ…芯材
３２ｘ…第１の芯材
３２ｙ…第２の芯材
３３…第１の側面
３４…第２の側面
３５…底面
３６…第１の端面
３７…第２の端面
４０…端子金具
５０…主体金具
５１…工具係合部
５２…取付ねじ部
５３…加締部
５４…シール部
５５…座面
５６…段部
５８…座屈部
５９…ねじ首
６０,６０ａ,６０ｂ…突出部
６１,６１ａ,６１ｂ…内側面
６２,６２ｂ…平坦面
６３…凹部
６３ｘ…凹部の側面
６３ｙ…凹部の側面
７０…端面
８０…接地電極チップ
８２…放電面
９０…中心電極チップ
９２…先端面
１００,１００ａ,１００ｂ,１００ｃ…スパークプラグ
１３０…接地電極
１３６…第１の端面
１５０…主体金具
２００…エンジンヘッド
２０１…孔
２０５…開口周縁部
２３０…接地電極
２３２…芯材
２３６…第１の端面
２５０…主体金具
３００…治具
３３０…接地電極
３３２…芯材
３３６…第１の端面
３５０…主体金具
Ｍ…外径
ＯＤ…軸線方向
ＣＬ…クリアランス
【図１】
0005599840.tif 000002
【図２】
0005599840.tif 000003
【図３】
0005599840.tif 000004
【図４】
0005599840.tif 000005
【図５】
0005599840.tif 000006
【図６】
0005599840.tif 000007
【図７】
0005599840.tif 000008
【図８】
0005599840.tif 000009
【図９】
0005599840.tif 000010
【図１０】
0005599840.tif 000011
【図１１】
0005599840.tif 000012
【図１２】
0005599840.tif 000013
【図１３】
0005599840.tif 000014
【図１４】
0005599840.tif 000015